巴西东北部间歇性河流鱼类集合群落动态：环境梯度驱动与水资源调配工程下的保护启示

　　本研究针对间歇性河流生态系统，探讨环境条件如何通过物种分选(species sorting)和质效应(mass effect)驱动鱼类集合群落结构。研究人员在巴西Mamanguape河流域开展干湿季调查，发现下游鱼类多样性更高，而干旱期稀有物种减少；环境梯度(海拔、流速、溶解氧)是物种分布的关键驱动力。研究揭示了水文连通性对生物多样性的维持机制，为全球间歇性河流保护提供了关键生态学依据，尤其对正在建设的圣弗朗西斯科河调水工程(Acau?-Ara?agi运河)具有重要预警意义。

　　

在全球淡水生态系统日益受到人类活动威胁的背景下，间歇性河流作为一类特殊而脆弱的生态系统，正面临着水文情势改变、生物多样性丧失等多重挑战。巴西东北部的半干旱地区，拥有着独特的卡廷加(Caatinga)生物群系，其河流系统具有显著的季节性干湿交替特征。Mamanguape河流域作为该区域的重要代表，不仅承载着丰富的鱼类资源，更面临着圣弗朗西斯科河一体化项目(PISF)下Acau?-Ara?agi运河调水工程带来的生态风险。理解这类河流中鱼类群落的构建机制，对于制定有效的保护策略具有至关重要的意义。

本研究以Mamanguape河为研究对象，通过干湿两季的系统调查，旨在揭示环境过滤和扩散过程如何共同塑造鱼类集合群落(metacommunity)的结构。研究人员沿河流纵断面设置了18个采样点，覆盖上游(Upper)、中游(Middle)和下游(Lower)三个河段，采用刺网、抛网和手网等多种捕捞方式进行鱼类样本采集。环境数据包括海拔、水深、河宽、流速、溶解氧、pH、水温、电导率、边缘植被覆盖度和光照强度等关键参数。研究运用基于Hill数的多样性指标(⁰D、¹D、²D)分析不同多样性层次的时空变化，通过非度量多维标度(nMDS)和冗余分析(RDA)解析群落结构与环境因子的关系，并采用线性混合模型检验河段和季节对多样性影响的显著性。

2.3. Data analysis

研究采用基于Hill数的多样性指标(⁰D、¹D、²D)分别评估稀有物种、常见物种和优势物种的多样性。通过非度量多维标度(nMDS)分析群落结构的时空差异，并结合ANOSIM检验其显著性。冗余分析(RDA)用于识别影响物种分布的关键环境因子。线性混合模型用于检验河段和季节对多样性影响的显著性，并考虑了采样点的随机效应。

3. Results

研究共采集22,660号标本，隶属5目14科22属28种。下游河段物种最丰富(27种)，中游和上游分别为22种和20种。干旱期稀有物种多样性(⁰D)显著降低22%，从14.4种降至11.2种，但常见物种(¹D)和优势物种(²D)多样性无显著变化。nMDS分析显示三个河段在干湿两季均存在显著的群落组成差异(ANOSIM R=0.4888, p=0.0004)，但季节间无显著差异。RDA分析表明pH、溶解氧、平均水深、边缘植被和海拔是驱动物种分布的关键环境因子，前两个因子在下游河段值最高。热图分析显示广布种如Psalidodon fasciatus、Astyanax aff. bimaculatus等在上下游均有分布，而特有种如Apareiodon davisi和Eleotris pisonis仅见于下游特定点位。

4. Discussion

研究表明Mamanguape河鱼类群落结构主要受物种分选(species sorting)过程驱动，环境异质性导致了不同河段间的组成差异。尽管干旱期稀有物种多样性显著下降，但整体物种多样性在河段间无显著差异，表明微生境异质性补偿了栖息地面积的减少。湿季的水文连通性促进了质效应(mass effect)，使物种能够通过长距离扩散重新定殖低质量栖息地，导致群落组成一定程度均质化。广布种如P. fasciatus和A. bimaculatus表现出强大的适应能力，而特有种则依赖于特定的环境条件。

研究结论强调，间歇性河流的鱼类群落动态由环境过滤和扩散过程共同调控。上游河段尽管多样性不高，但作为干旱期的重要避难所，承载着较高的鱼类丰度，应作为优先保护区域。圣弗朗西斯科河调水工程带来的水文情势改变、外来种入侵和水质变化可能严重破坏现有的生态平衡。研究结果为理解间歇性河流的生态机制提供了重要见解，为制定针对性的保护策略提供了科学依据，对全球类似生态系统具有普遍启示意义。

该研究发表于《Journal of Natural Pesticide Research》，通过严谨的实验设计和多层次的数据分析，揭示了环境梯度与水文连通性对鱼类群落结构的协同作用，为水资源调配工程下的生物多样性保护提供了关键的科学基础。